5種好氧發(fā)酵調(diào)理劑對污泥發(fā)酵效果的影響,生物技術(shù)論文污泥堆肥化技術(shù)是20世紀(jì)60年代后期迅速發(fā)展起來的一項生物技術(shù)。它通過借助各種微生物在特定的環(huán)境中對有機物進行分解，將污泥改進成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，用于改進土壤或肥田，在實際應(yīng)用中能夠到達無害化、減量化、資源化的效果，經(jīng)濟、實用、不需要外加能源，因而，該技術(shù)成為世界環(huán)保領(lǐng)域的研究熱門。好氧發(fā)酵是在有氧的條件下，借助好氧微生物進行高溫發(fā)酵，具有處理時間短、無害化比擬徹底等特點。在高溫好氧堆肥工藝中，堆料通常不能知足堆肥經(jīng)過所需的理化條件，尤其是污泥又具有細(xì)膩、粘稠等不良特性，需要添加調(diào)理劑來調(diào)節(jié)物料的松懈性、w(C)/w(N)比、含水率、堆肥養(yǎng)分等，以保證堆肥的快速高效進行。因而，選擇一種或幾種來源廣泛、價格低廉、調(diào)節(jié)效果較好的調(diào)理劑，是促進污泥好氧發(fā)酵的有效途徑。本研究以城市生活污泥為原材料，分別添加不同性質(zhì)的5種調(diào)理劑，進行好氧發(fā)酵，以檢測其對發(fā)酵效果的影響，進而選擇出適用于天津地區(qū)的好氧發(fā)酵調(diào)理劑。1材料和方式方法1.1試驗材料好氧發(fā)酵試驗在北方園林研究所的有機肥試驗廠內(nèi)進行，EM菌劑購于北京EM生物菌劑有限公司，調(diào)理劑均來源于天津郊縣各有關(guān)單位；城市污泥取自天津市紀(jì)莊子污水處理廠的消化污泥，污泥的理化性質(zhì)見表1。1.2試驗方式方法及測定指標(biāo)本試驗設(shè)6個處理，不設(shè)重復(fù)，調(diào)理劑分別為：調(diào)理劑1、調(diào)理劑2、調(diào)理劑3、調(diào)理劑4、調(diào)理劑5和對照。將污泥與調(diào)理劑根據(jù)7∶3〔干質(zhì)量比〕比例混合，添加EM復(fù)合菌劑，攪拌均勻，取1m3混合物料裝入水泥發(fā)酵槽。發(fā)酵物料中心預(yù)埋溫度感應(yīng)探頭，天天早中晚分別采集不同處理的溫度數(shù)據(jù)，同時記錄發(fā)酵室內(nèi)外環(huán)境溫度；發(fā)酵物料通風(fēng)采用鼓風(fēng)機方式，每隔3h通風(fēng)1h；定期翻倒，翻倒時在發(fā)酵堆體內(nèi)多點均勻取樣，取樣質(zhì)量為500g，檢測水分、有機質(zhì)和pH值等指標(biāo)，測定方式方法根據(jù)農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY525-2002執(zhí)行。1.3試驗裝置北方園林研究所自建的好氧發(fā)酵水泥槽，其規(guī)格為：1.2m1.0m1.0m，發(fā)酵槽一側(cè)開門，槽底裝有通風(fēng)裝置，采用鼓風(fēng)機和數(shù)控裝置定時對槽內(nèi)堆體進行通風(fēng)。2結(jié)果與分析2.1不同的調(diào)理劑對發(fā)酵溫度的影響堆體溫度變化是評價好氧發(fā)酵經(jīng)過的重要評價指標(biāo)之一，能夠快速到達高溫并維持一定時間是好氧發(fā)酵得以順利進行的重要因素。一般來講，發(fā)酵經(jīng)過中維持55℃以上高溫5d以上，就能殺滅蛔蟲卵和致病菌，到達國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。在整個發(fā)酵經(jīng)過中，1～4處理組發(fā)酵溫度高于55℃以上的天數(shù)均超過5d〔表2〕，分別為調(diào)理劑1(10d)調(diào)理劑3(9d)調(diào)理劑2、調(diào)理劑4〔5d〕，且最高溫度均超過60℃，知足好氧發(fā)酵對溫度的要求；調(diào)理劑5與對照處理組的發(fā)酵溫度超過55℃的天數(shù)只要3天，最高溫度只分別為55.7℃、55.9℃，由于溫度低，高溫時間短，堆肥既不能充分腐熟，又達不到國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，這充分講明污泥發(fā)酵添加調(diào)理劑的重要性。圖1中能夠看出，調(diào)理劑1處理組的升溫速度明顯快于其他處理組，第3天溫度升至55.3℃，第5天到達最高溫度64.7℃；其他處理組升溫緩慢，在第一次翻倒后，溫度下降，隨后溫度快速上升，明顯高于翻倒前溫度。從整個曲線圖來看，每次翻倒，都會使升溫速率明顯加快，由于翻倒能夠改善堆體中微生物群周圍的分解底物和通氣狀況，使微生物活動愈加旺盛，導(dǎo)致溫度升高。故在發(fā)酵的經(jīng)過中，要定期進行翻倒，加快腐熟速率，縮短發(fā)酵時間。整體來看，調(diào)理劑5在發(fā)酵經(jīng)過中對溫度無促進作用，與對照比無明顯差異。調(diào)理劑1～4處理組均起到了促進溫度升高的作用，在最高溫度、55℃以上高溫天數(shù)等方面均顯著高于對照，華而不實，以調(diào)理劑1最為顯著。2.2好氧發(fā)酵經(jīng)過中含水率變化趨勢保持適宜的水分含量是好氧發(fā)酵的關(guān)鍵技術(shù)，有利于有機物的分解和微生物的生長和繁衍，并在蒸發(fā)時帶走熱量，起到調(diào)節(jié)堆體溫度的作用。大量研究結(jié)果表示清楚，好氧發(fā)酵時含水率以50%～60%為最佳。本試驗混合物料裝槽時平均含水率為66.38%，這樣的含水率對發(fā)酵是不利的。發(fā)酵前期，含水率迅速下降，到發(fā)酵盛期1～4處理組的含水率基本降到適宜水平，第4次測量時，含水率平均下降15.02個百分點，調(diào)理劑1處理組下降最快，為19.43%，與對照比具有顯著差異；發(fā)酵后期，調(diào)理劑5組含水率下降最為緩慢，到最后取樣其含水率為最高，到達49%；其次為對照組48.4%；其他處理組：調(diào)理劑4〔47.38%〕調(diào)理劑3〔47.24%〕調(diào)理劑2(45.96%)調(diào)理劑1(45.62%)。調(diào)理劑5在發(fā)酵后期表現(xiàn)出了較好的保水能力。整體看來，含水率降低最多的為調(diào)理劑1，降低32.73個百分點，與對照差異最為顯著。好氧發(fā)酵經(jīng)過中由于高溫和通氣作用，伴隨著熱量和氣體的排放，水分也大量損失，為了使發(fā)酵后期含水量保持在適宜的范圍，能夠添加適當(dāng)配比的調(diào)理劑5來保持堆體的水分含量。2.3好氧發(fā)酵經(jīng)過中有機質(zhì)含量變化在氧氣充足的條件下，微生物通過本身的活動，把一部分有機質(zhì)氧化成簡單的無機物，放出生物生長活動所需要的能量。隨著發(fā)酵經(jīng)過的進行，總有機質(zhì)含量必然會減少，而有機質(zhì)含量與全氮含量成正比關(guān)系，有機質(zhì)含量的變化在一定程度上能夠反響出堆體全氮含量的變化。由圖3能夠看出，在好氧發(fā)酵經(jīng)過中，有機質(zhì)的含量隨著發(fā)酵經(jīng)過的繼續(xù)呈逐步下降趨勢，前15d左右下降快，以后變慢，華而不實1～4處理發(fā)酵到1個月后，有機質(zhì)含量有所回升；而到發(fā)酵后期，對照組與調(diào)理劑5的有機質(zhì)的含量僅為20.43%和19.77%，比1～4處理組平均值28.8%分別減少8.9個百分點和9.0個百分點。1～4處理組間無明顯差異，差值小于0.5%；降解率最高為時照43.78%，其次為調(diào)理劑5組41.08%，而1～4處理組有機質(zhì)最后降解率平均值為16.78%，與對照具有顯著差異，處理間差異不顯著。由此能夠看出，添加調(diào)理劑1、調(diào)理劑2、調(diào)理劑3、調(diào)理劑4四種富含有機物的調(diào)理劑，在發(fā)酵經(jīng)過中能起到緩解有機質(zhì)作用進而到達保氮的效果，華而不實以調(diào)理劑4效果最顯著。2.4不同調(diào)理劑對pH值變化的影響很多研究學(xué)者提出，pH值能夠作為評價好氧發(fā)酵腐熟度的一個指標(biāo)。適宜的pH值可使微生物有效地發(fā)揮其作用，而過高或過低的pH值都會對好氧發(fā)酵的速率產(chǎn)生影響，一般以為，pH值呈中性或弱堿性時，最適宜微生物的生長和繁衍，可獲得最大好氧發(fā)酵速率。從圖4能夠看出，發(fā)酵前期各處理組的pH值總體變化均呈上升趨勢，以后緩慢下降至穩(wěn)定范圍，不同處理間變化幅度較小。發(fā)酵開場時，pH值為弱酸性到中性，第2次調(diào)查時〔10d〕，各處理組的pH值均升至最高值，華而不實調(diào)理劑2處理組最高，到達7.84，其余處理組均在7.2～7.4之間，差異不明顯。第3次取樣之后，各處理均呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢，發(fā)酵結(jié)束后，pH值降至7.1左右。發(fā)酵初期，各處理組堆體溫度升高，加快了微生物的生長和繁衍，含氮有機質(zhì)劇烈分解，產(chǎn)生大量氨態(tài)氮，同時一部分有機酸氧化分解和揮發(fā)而使pH值升高較快；隨著發(fā)酵經(jīng)過的繼續(xù)，氨釋放量減少，同時有機物分解產(chǎn)生的有機酸又起中和作用，使pH值逐步減?。话l(fā)酵后期，有機物的分解趨近完全，在好氧發(fā)酵結(jié)束時，各處理組的pH值在7.1左右，到達好氧發(fā)酵呈中性或弱堿性的標(biāo)準(zhǔn)。由圖4能夠看出，在整個發(fā)酵經(jīng)過中，調(diào)理劑2組的pH值曲線變化幅度最大，證明發(fā)酵經(jīng)過中堆體的反響最為劇烈，有利于有機質(zhì)的快速分解，進而加快好氧發(fā)酵的進程。3結(jié)論〔1〕試驗結(jié)果表示清楚：添加1～4四種調(diào)理劑，明顯地促進了溫度的升高，并具有較好的保氮效果，其有機肥質(zhì)量均到達國家公布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這充分表示清楚，在污泥發(fā)酵中，添加適宜調(diào)理劑是非常重要的，具有不可替代的作用。〔2〕調(diào)理劑1處理組升溫速率最快，比對照提早7d升至55℃，與對照及其它處理比擬具有顯著差異，55℃以上溫度到達10d，水分含量、有機質(zhì)含量、pH值等均保持在好氧發(fā)酵的最適宜范圍內(nèi)，優(yōu)于其他處理，為